史上极性最大的非离子型有机分子——六氟环己烷

最近，在丹佛举行的美国化学会（ACS）全国会议上，苏格兰圣安德鲁斯大学的David O'Hagan及其团队讲述了其创造历史的一项研究成果，他们首次合成了1,2,3,4,5,6-氟代环己烷的全顺式异构体。你可以这样想象这一化合物的结构：环己烷环上的6个氟原子全部朝“上”，而氢原子全部朝“下”。O'Hagan说“这是有史以来极性最大的非离子型有机化合物”。

化学家们以椅型肌醇（inositol）为底物，通过6步合成dianhydroinositol中间体，再经过6步合成全顺式1,2,3,4,5,6-氟代环己烷。

这个看似简单的分子合成起来其实一点都不简单，它有多达9个异构体，并有15个构象。另外，使该异构体六元环上的所有氟原子都朝向同一面更是一个巨大的挑战，因为氟的电负性极大，导致彼此之间的排斥力也极大，这导致了全顺式异构体所具有的应变能（Strain energy）是任何其它异构体的两倍。

O'Hagan的实验室在2012年以苯为底物，通过结合氧化、氟化、脱氧氟化成功合成了“四上两下”的异构体。在合成这种“六氟朝上”的异构体时，O'Hagan、Neil S. Keddie及其同事也采取了相似的策略，不过这次以肌醇为底物。

这种“六氟朝上”的异构体具有环己烷的经典椅式构象，环中氢所在的一面具有高度电正性，而氟所在的一面则具有高度电负性。这是已知的偶极矩最大的非离子有机化合物，偶极矩高达6.2D。而通常情况下，偶极矩大的化合物一般都是离子型化合物。

由于具有高极性，这种全顺式1,2,3,4,5,6-氟代环己烷可以通过层层堆叠制备类似于液晶的材料，以代替目前常见的苯和六氟苯两种分子的交替堆叠。

http://cen.acs.org/articles/93/web/2015/03/Hexafluorocyclohexane-Isomer-Claims-Polar-Title.html